Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景．工業上一般采用下列反應合成甲醇CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H

（1）下表所列數據是反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	3.041	1.000	0.120

由表中數據判斷△H 0（填“＞”、“=”或“＜”），化學平衡常數表達式K= ；

（2）300℃時，在體積為2.0L的密閉容器中通入2mol CO和4mol H2，經過20s 達到平衡狀態，

①計算20s內CO的反應速率為 ，此時容器中甲醇的體積分數為 ；

②若向上述平衡體系中同時加入1mol CO，2mol H2和1mol CH3OH氣體，平衡移動情況是

（填“向右”、“向左”或“不移動”），原因是 ；

（3）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=﹣1277.0kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H3=﹣44kJ/mol寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式： ；

（4）甲醇，氧氣可制作燃料電池，寫出以氫氧化鉀為電解質甲醇燃料電池負極反應式 ；如圖，電解KI溶液制碘，在粗試管中加入飽和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨電極和一根鐵電極，使用該燃料電池做電源，鐵電極與 極（填正或負）相連接，通電一段時間后，斷開電源，振蕩試管，上層溶液為 色，當有1.27g 碘單質生成時，需要 g CH3OH．

Answer 1

【答案】（1）＜；；

（2）①0.025mol/（Ls）；25%；②向右；若向上述平衡體系中同時加入1mol CO，2mol H2和1mol CH3OH氣體，此時濃度c（CO）=0.5mol/L+mol/L=1mol/L，n（H2）=2（1﹣0.5）mol/L+=2mol/L，c（CH3OH）=0.5mol/L+=1mol/L，計算此時濃度上海Qc==0.25＜K=1，平衡向右移動；

（3）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣443.5KJ/mol；

（4）CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O；負；紫紅；0.053g．

【解析】（1）隨溫度升高平衡常數減小，升溫平衡逆向進行，正反應為放熱反應，△H＜0，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），K=，

（2）①300℃時，在體積為2.0L的密閉容器中通入2mol CO和4mol H2，經過20s 達到平衡狀態，結合化學平衡三行計算列式計算，300℃時平衡常數=1，設CO消耗濃度x，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol/L） 1 2 0

變化量（mol/L） x 2x x

平衡量（mol/L）1﹣x 2﹣2x x

=1

x=0.5mol/L，

20s內CO的反應速率==0.025mol/（Ls），

此時容器中甲醇的體積分數=×100%=25%，

②若向上述平衡體系中同時加入1mol CO，2mol H2和1mol CH3OH氣體，此時濃度c（CO）=0.5mol/L+mol/L=1mol/L，n（H2）=2（1﹣0.5）mol/L+=2mol/L，c（CH3OH）=0.5mol/L+=1mol/L，

計算此時濃度上海Qc==0.25＜K=1，反應正向進行，平衡移動情況是向右，

（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=﹣1277.0kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJ/mol

③H2O（g）=H2O（l）△H3=﹣44kJ/mol，

蓋斯定律計算得到：（ ）①﹣②+4×③）×寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣443.5KJ/mol，

（4）甲醇燃料堿性電池中，甲醇在負極上發生氧化反應，甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，電解KI溶液制碘，在粗試管中加入飽和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨電極和一根鐵電極，使用該燃料電池做電源，鐵電極與電源負極相連，通電一段時間后，斷開電源，振蕩試管，碘單質溶于苯，上層溶液為紫紅色，當有1.27g 碘單質生成時，n（I2）==0.005mol，電子守恒：2I﹣﹣2e﹣=I2，CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，CH3OH～6e﹣～3I2，

甲醇物質的量=mol，質量=mol×32g/mol=0.053g，